C 語言的可變引數表函式的設計
阿新 • • 發佈：2018-12-21
首先在介紹可變引數表函式的設計之前，我們先來介紹一下最經典的可變引數表printf函式的實現原理。一、printf函式的實現原理在C/C++中，對函式引數的掃描是從後向前的。C/C++的函式引數是通過壓入堆疊的方式來給函式傳引數的（堆疊是一種先進後出的資料結構），最先壓入的引數最後出來，在計算機的記憶體中，資料有2塊，一塊是堆，一塊是棧（函式引數及區域性變數在這裡），而棧是從記憶體的高地址向低地址生長的，控制生長的就是堆疊指標了，最先壓入的引數是在最上面，就是說在所有引數的最後面，最後壓入的引數在最下面，結構上看起來是第一個，所以最後壓入的引數總是能夠被函式找到，因為它就在堆疊指標的上方。printf的第一個被找到的引數就是那個字元指標，就是被雙引號括起來的那一部分，函式通過判斷字串裡控制引數的個數來判斷引數個數及資料型別 
下面是函式sum的完整定義，從中可以看到各有關部分的寫法：
.section.datastring out = "%d,%d"push bpush apush $outcall printftypedef char * va_list;#define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) ) #define va_arg(ap,type) ( *(type *)((ap += _INTSIZEOF(type)) - _INTSIZEOF(type)) ) //將引數轉換成需要的型別，並使ap指向下一個引數#define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 )va_start(vap, n); 相當於 char *vap= (char *)&n + sizeof(int);此時vap正好指向n後面的可變引數表中的第一個引數。
在完成這個初始化之後，我們就可以通過另一個巨集va_arg訪問函式呼叫的各個實際引數了。巨集va_arg的型別特徵可以大致地描述為：型別 va_arg(va_list vap, 型別名)在呼叫巨集va_arg時必須提供有關實參的實際型別，這一型別也將成為這個巨集呼叫的返回值型別。對va_arg的呼叫不僅返回了一個實際引數的值（“當前”實際引數的值），同時還完成了某種更新操作，使對這個巨集va_arg的下次呼叫能得到下一個實際引數。對於我們的例子，其中對巨集va_arg的一次呼叫應當寫為：v = va_arg(vap, int);這裡假定v是一個有定義的int型別變數。在變引數函式的定義裡，函式退出之前必須做一次結束動作。這個動作通過對區域性的va_list變數呼叫巨集va_end完成。這個巨集的型別特徵大致是：void va_end(va_list vap);三、棧中引數分佈以及巨集使用後的指標變化說明如下:下面是函式sum的完整定義，從中可以看到各有關部分的寫法：#include<iostream>using namespace std;#include<stdarg.h>int sum(int n,...){ int i , sum = 0; va_list vap; va_start(vap , n); //指向可變引數表中的第一個引數 for(i = 0 ; i < n ; ++i) sum += va_arg(vap , int); //取出可變引數表中的引數，並修改引數指標vap使其增加以指向表中下一個引數 va_end(vap); //把指標vap賦值為0 return sum;}int main(void){ int m = sum(3 , 45 , 89 , 72); cout<<m<<endl; return 0;}編譯程式不會發現這裡引數型別不對，需要做型別轉換，所有實參都將直接傳給函式。函式裡也會按照內部定義的方式把引數都當作整數使用。編譯程式也不會發現引數個數與6不符。這一呼叫的結果完全由編譯程式和執行環境決定，得到的結果肯定不會是正確的。
四、簡單的練習問題1：可變長引數的獲取 有這樣一個具有可變長引數的函式，其中有下列程式碼用來獲取型別為float的實參： va_arg (argp, float); 這樣做可以嗎？ 答案與分析： 不可以。在可變長引數中，應用的是"加寬"原則。也就是float型別被擴充套件成double；char、 short型別被擴充套件成int。因此，如果你要去可變長引數列表中原來為float型別的引數，需要用va_arg(argp, double)。對char和short型別的則用va_arg(argp, int)。 問題2：定義可變長引數的一個限制 為什麼我的編譯器不允許我定義如下的函式，也就是可變長引數，但是沒有任何的固定引數？int f(...){ ...... ...... ......}void fun(char *str ,...){ ...... ...... ......}#include<stdio.h>#include<stdarg.h>void myitoa(int n, char str[], int radix){ int i , j , remain; char tmp; i = 0; do { remain = n % radix; if(remain > 9) str[i] = remain - 10 + 'A'; else str[i] = remain + '0'; i++; }while(n /= radix); str[i] = '\0'; for(i-- , j = 0 ; j <= i ; j++ , i--) { tmp = str[j]; str[j] = str[i]; str[i] = tmp; }}void myprintf(const char *format, ...){ char c, ch, str[30]; va_list ap; va_start(ap, format); while((c = *format)) { switch(c) { case '%': ch = *++format; switch(ch) { case 'd': { int n = va_arg(ap, int); myitoa(n, str, 10); fputs(str, stdout); break; } case 'x': { int n = va_arg(ap, int); myitoa(n, str, 16); fputs(str, stdout); break; } case 'f': { double f = va_arg(ap, double); int n; n = f; myitoa(n, str, 10); fputs(str, stdout); putchar('.'); n = (f - n) * 1000000; myitoa(n, str, 10); fputs(str, stdout); break; } case 'c': { putchar(va_arg(ap, int)); break; } case 's': { char *p = va_arg(ap, char *); fputs(p, stdout); break; } case '%': { putchar('%'); break; } default: { fputs("format invalid!", stdout); break; } } break; default: putchar(c); break; } format++; } va_end(ap);}int main(void){ myprintf("%d, %x, %f, %c, %s, %%,%a\n", 10, 15, 3.14, 'B', "hello"); return 0;}